جهاز خطوط الكهرباء العلوية بجهد مختلف

غالبًا ما يتم نقل الطاقة الكهربائية عبر مسافات متوسطة وطويلة عبر خطوط الطاقة الموجودة في الهواء الطلق. يجب أن يلبي تصميمهم دائمًا متطلبين رئيسيين:

1. موثوقية نقل الطاقة العالية.

2. ضمان سلامة الناس والحيوانات والمعدات.

أثناء التشغيل تحت تأثير الظواهر الطبيعية المختلفة المرتبطة بعواصف الرياح والجليد والصقيع وخطوط الطاقة تتعرض بشكل دوري لزيادة الحمل الميكانيكي.

لحل شامل لمشاكل النقل الآمن للطاقة الكهربائية ، يجب على مهندسي الطاقة رفع أسلاك الطاقة إلى ارتفاع كبير وتوزيعها في الفضاء وعزلها عن عناصر البناء وتركيبها بأسلاك تيار مع زيادة المقاطع العرضية على دعامات عالية للقوة.

الترتيب العام والتخطيط لخطوط الكهرباء العلوية

من الناحية التخطيطية ، يمكن تمثيل أي خط لنقل الطاقة:

• دعامات مثبتة في الأرض ؛

• الأسلاك التي يتدفق من خلالها التيار ؛

• تركيبات خطية مثبتة على دعامات ؛

• عوازل مثبتة في المحرك وتحافظ على اتجاه الأسلاك في الهواء.

بالإضافة إلى عناصر الخطوط الهوائية ، من الضروري تضمين:

• أسس للدعم

• نظام الحماية من الصواعق؛

• أجهزة التأريض.

الدعامات هي:

1. مرساة مصممة لتحمل قوى الأسلاك المشدودة ومجهزة بأجهزة شد على التركيبات ؛

2. وسيط ، يستخدم لتأمين الأسلاك من خلال المشابك الداعمة.

تسمى المسافة على الأرض بين دعامتي مرساة قسم المرساة أو الامتداد ، وبالنسبة للدعامات الوسيطة بين بعضها البعض أو مع مرساة - وسيطة.

عندما يمر خط طاقة علوي عبر حواجز مائية أو هياكل هندسية أو أشياء مهمة أخرى ، يتم تثبيت الدعامات بموترات سلكية في نهايات هذا القسم ، وتسمى المسافة بينهما قسم مرساة وسيط.

لا يتم سحب الأسلاك بين الدعامات أبدًا مثل الخيط - في خط مستقيم. إنهم دائمًا ما يتدلىون قليلاً في الهواء ، مع مراعاة الظروف الجوية. ولكن في الوقت نفسه ، يجب مراعاة سلامة بعدهم عن الأجسام الأرضية:

• أسطح السكك الحديدية

• أسلاك الاتصال

• طرق النقل السريعة

• أسلاك خطوط الاتصال أو الخطوط العلوية الأخرى ؛

• المنشآت الصناعية وغيرها.

يسمى تعليق السلك من حالة التوتر سهم معلق... يتم تقديرها بطرق مختلفة بين الدعامات ، لأن قممها يمكن أن تقع على نفس المستوى أو مع الارتفاعات.

دائمًا ما يكون الترهل بالنسبة إلى أعلى نقطة دعم أكبر من النقطة السفلية.

تعتمد أبعاد وطول وبناء كل نوع من أنواع خطوط النقل العلوية على نوع التيار (المتناوب أو المباشر) للطاقة الكهربائية المنقولة من خلاله وحجم جهدها ، والذي يمكن أن يكون أقل من 0.4 كيلو فولت أو يصل إلى 1150 كيلو فولت.

ترتيب الأسلاك للخطوط الهوائية

نظرًا لأن التيار الكهربائي يتدفق فقط في حلقة مغلقة ، فإن المستهلكين يتم تزويدهم بالطاقة بواسطة سلكين على الأقل. وفقًا لهذا المبدأ ، يتم إنشاء خطوط علوية بسيطة بتيار متناوب أحادي الطور بجهد 220 فولت ، وتنقل الدوائر الكهربائية الأكثر تعقيدًا الطاقة في دائرة بثلاثة أو أربعة أسلاك مع عزل صارم أو صفر.

يتم تحديد القطر والمعدن للسلك للحمل التصميمي لكل خط. المواد الأكثر شيوعًا هي الألومنيوم والصلب. يمكن تصنيعها كموصل أحادي لدوائر الجهد المنخفض أو منسوجة من هياكل متعددة الأسلاك لخطوط النقل عالية الجهد.

يمكن ملء الفراغ الداخلي بين الأسلاك بشحم محايد ، مما يزيد من مقاومة الحرارة أم لا.

يتم إنشاء الإنشاءات متعددة الأسلاك المصنوعة من موصلات الألمنيوم التي تحمل تيارًا جيدًا من نوى فولاذية مصممة لتحمل الضغط الميكانيكي ومنع الانكسار.

يوفر GOST تصنيفًا للموصلات المفتوحة لخطوط الطاقة العلوية ويحدد علاماتها: M ، A ، AC ، PSO ، PS ، ACKC ، ASKP ، ACS ، ACO ، ACS. في هذه الحالة ، يُشار إلى الأسلاك أحادية الأسلاك بحجم القطر. على سبيل المثال ، يقرأ الاختصار PSO-5 "سلك فولاذي مصنوع من قلب واحد بقطر 5 مم.»الأسلاك متعددة الموصلات لخطوط الطاقة تستخدم علامات مختلفة ، بما في ذلك التعيين المكون من رقمين المكتوب في صورة كسر:

• الأول هو إجمالي مساحة المقطع العرضي لأسلاك الألمنيوم بالمليمتر المربع ؛

• والثاني هو مساحة المقطع العرضي لإدخال الفولاذ (مم مربع).

بالإضافة إلى الموصلات المعدنية المفتوحة ، يتم استخدام الموصلات بشكل متزايد في الخطوط العلوية الحديثة:

• عزل ذاتي الدعم

• محمية ببوليمر مقذوف يمنع حدوث دوائر قصيرة عندما تجتاح الرياح المراحل أو عندما يتم إلقاء أجسام غريبة من الأرض.

VL v موصلات معزولة ذاتية الدعم تحل تدريجيا محل الهياكل القديمة غير المعزولة. يتم استخدامها بشكل متزايد في الشبكات الداخلية المصنوعة من نوى النحاس أو الألومنيوم المغطاة بالمطاط بطبقة واقية من المواد الليفية العازلة أو مركبات PVC دون حماية خارجية إضافية.

من أجل استبعاد حدوث تفريغ الهالة بطول طويل ، يتم تقسيم الأسلاك ذات الجهد المنخفض VL-330 كيلو فولت والجهد العالي إلى تدفقات إضافية.

على VL-330 ، يتم تثبيت موصلين أفقيًا ، على خط 500 كيلو فولت يزدادان إلى ثلاثة ويوضعان عند رؤوس مثلث متساوي الأضلاع. بالنسبة للخطوط العلوية من 750 و 1150 كيلو فولت ، يتم استخدام فاصل 4 أو 5 أو 8 تيارات ، على التوالي ، في زوايا المضلعات متساوية الأضلاع الخاصة بهم.

لا يؤدي تكوين "الهالة" إلى فقد الطاقة فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى تشويه شكل التذبذب الجيبي. لذلك ، يحاربونها بأساليب بناءة.

جهاز الدعم

عادة ما يتم إنشاء الدعامات لتأمين أسلاك الدائرة الكهربائية.ولكن في المقاطع المتوازية من سطرين ، يمكن استخدام دعامة مشتركة واحدة مخصصة لتركيبها المشترك. تسمى هذه الإنشاءات بالدائرة المزدوجة.

يمكن أن تكون المواد المستخدمة في إنتاج الدعامات:

1. زوايا لمحة من مختلف ماركات الصلب.

2. جذوع أخشاب البناء مشربة بمركبات مقاومة للتعفن ؛

3. الهياكل الخرسانية المسلحة ذات القضبان المسلحة.

الهياكل الداعمة المصنوعة من الخشب هي الأرخص ، ولكن حتى مع التشريب الجيد والصيانة المناسبة ، فإنها لا تخدم أكثر من 50 إلى 60 عامًا.

وفقًا للمشروع الفني ، تختلف دعامات الخطوط العلوية التي تزيد عن 1 كيلو فولت عن تلك ذات الجهد المنخفض في تعقيدها وارتفاع توصيل الأسلاك.

إنها مصنوعة على شكل مناشير مستطيلة أو مخاريط ذات قاعدة عريضة في الأسفل.

يتم حساب كل هيكل دعم للقوة الميكانيكية والاستقرار ، وهناك احتياطي هيكلي كافٍ للأحمال الموجودة. ولكن يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه أثناء التشغيل ، من الممكن حدوث انتهاكات لعناصرها المختلفة نتيجة للتآكل والتأثير وعدم الامتثال لتكنولوجيا التثبيت.

يؤدي هذا إلى إضعاف صلابة الهيكل الفردي وتشوهات وسقوط الدعامات في بعض الأحيان ، وغالبًا ما تحدث مثل هذه الحالات في الأوقات التي يعمل فيها الأشخاص على الدعامات أو تفكيك أو سحب الأسلاك ، مما ينتج عنه قوى محورية متغيرة.

لهذا السبب ، يتم قبول فريق التركيب للعمل على ارتفاع من الهيكل الداعم بعد التحقق من حالتها الفنية مع تقييم جودة الجزء المدفون في الأرض.

جهاز العزل

على خطوط الطاقة العلوية ، المنتجات المصنوعة من مواد ذات خصائص عازلة عالية مع مقاومة ÷ اوم. م تسمى العوازل وهي مصنوعة من:

• الخزف (السيراميك) ؛

• زجاج؛

• المواد البوليمرية.

يعتمد تصميم وأبعاد العوازل على:

• على حجم الأحمال الديناميكية والثابتة المطبقة عليهم ؛

• قيم الجهد الفعال للتركيبات الكهربائية ؛

• ظروف التشغيل.

الشكل المعقد للسطح ، الذي يعمل تحت تأثير الظواهر الجوية المختلفة ، يخلق مسارًا متزايدًا لتدفق التفريغ الكهربائي المحتمل.

تنقسم العوازل المثبتة على الخطوط العلوية لتثبيت الأسلاك إلى مجموعتين:

1. دبوس؛

2. علقت.

موديلات سيراميك

وجدت المسامير الخزفية أو الخزفية ذات العوازل المفردة تطبيقًا أكبر على الخطوط العلوية حتى 1 كيلو فولت ، على الرغم من أنها تعمل على خطوط تصل إلى 35 كيلو فولت وتشمل. لكن يتم استخدامها في حالة ربط الأسلاك بمقطع عرضي منخفض ، مما يخلق قوى سحب صغيرة.

يتم تثبيت أكاليل من عوازل البورسلين المعلقة على خطوط 35 كيلو فولت.

تشتمل مجموعة عازل التعليق الفردي من البورسلين على جسم عازل للكهرباء وغطاء مصنوع من الحديد القابل للطرق. يتم ربط كلا الجزأين معًا بواسطة قضيب فولاذي خاص. يتم تحديد العدد الإجمالي لهذه العناصر في الطوق من خلال:

• قيمة الجهد للخط العلوي ؛

• الهياكل الداعمة

• ميزات تشغيل المعدات.

مع زيادة جهد الشبكة ، يتم إضافة عدد العوازل في السلسلة. على سبيل المثال ، بالنسبة للخطوط الهوائية بجهد 35 كيلو فولت ، يكفي تركيب 2 أو 3 منهم ، وبالنسبة إلى 110 كيلو فولت ، هناك حاجة بالفعل إلى 6 × 7.

عوازل زجاجية

تتمتع هذه التصميمات بعدد من المزايا مقارنة بالبورسلين:

• عدم وجود عيوب داخلية في المادة العازلة التي تؤثر على تكوين تسربات التسرب ؛

• زيادة القوة لقوى الالتواء ؛

• شفافية الهيكل ، مما يسمح بالتقييم البصري للحالة ومراقبة زاوية الاستقطاب لتدفق الضوء ؛

• عدم وجود علامات الشيخوخة.

• حمولات أقل من وزنك ؛

• أتمتة الإنتاج والصهر.

عيوب العوازل الزجاجية هي:

• مقاومة ضعيفة ضد التخريب ؛

• قوة تأثير منخفضة

• احتمالية حدوث ضرر أثناء النقل والتركيب بفعل القوى الميكانيكية.

عوازل البوليمر

لقد زادوا من القوة والوزن الميكانيكيين ، وانخفضوا بنسبة تصل إلى 90٪ مقارنة بنظرائهم من السيراميك والزجاج. تشمل المزايا الإضافية ما يلي:

• سهولة التركيب؛

• مقاومة أكبر للتلوث من الغلاف الجوي ، والتي ، مع ذلك ، لا تستبعد الحاجة إلى التنظيف الدوري لأسطحها ؛

• كره الماء.

• قابلية جيدة للجهد الزائد ؛

• زيادة مقاومة التخريب.

تعتمد متانة مواد البوليمر أيضًا على ظروف التشغيل. في بيئة الهواء التي يزداد فيها التلوث من المؤسسات الصناعية ، يمكن أن تظهر البوليمرات ظاهرة "الكسر الهش" ، والتي تتكون من تغيير تدريجي في خصائص الهيكل الداخلي تحت تأثير التفاعلات الكيميائية من الملوثات والرطوبة الجوية التي تحدث بالاقتران مع العمليات الكهربائية .

عندما يطلق المخربون عوازل بوليمر برصاصة أو رصاصة ، لا يحدث عادة تدمير كامل للمادة ، مثل الزجاج ، وغالبًا ما تتطاير الحبيبات أو الرصاصة مباشرة من خلال أو تتجمع في جسم التنورة. لكن الخصائص العازلة لا تزال أقل من الواقع والعناصر التالفة في الطوق تتطلب الاستبدال.

لذلك ، يجب فحص هذه المعدات بشكل دوري من خلال طرق الفحص البصري. ويكاد يكون من المستحيل اكتشاف مثل هذا الضرر بدون أدوات بصرية.

تركيبات خط الهواء

لتثبيت العوازل على دعامة الخط العلوي ، وتجميعها في أكاليل وتركيب أسلاك حية عليها ، يتم إنتاج مشابك خاصة ، والتي تسمى عادةً تركيبات.

وفقًا للمهام المنجزة ، يتم تصنيف التركيبات إلى المجموعات التالية:

• موصل مصمم لتوصيل عناصر التعليق بطرق مختلفة ؛

• الشد ، والذي يعمل على ربط أقواس الشد بالأسلاك وأكاليل دعامات التثبيت ؛

• دعم وتنفيذ الاحتفاظ بمشابك الأسلاك والحلقات وعقد المصافي ؛

• الحماية المصممة للحفاظ على تشغيل معدات الخطوط الهوائية عند تعرضها للتصريفات الجوية والاهتزازات الميكانيكية ؛

• موصلات تتكون من موصلات بيضاوية وخراطيش ثرمايت ؛

• اتصال؛

• حلزوني؛

• تركيب عوازل الدبوس

• تركيب الأسلاك المعزولة ذاتية الدعم.

كل مجموعة من المجموعات المدرجة لديها مجموعة متنوعة من التفاصيل وتتطلب المزيد من الدراسة الدقيقة. على سبيل المثال ، تشمل التركيبات الواقية فقط:

• أبواق واقية

• الخواتم والشاشات.

• موانع.

• مخمدات الاهتزاز.

تخلق الأبواق الواقية فجوة شرارة ، وتحول القوس الكهربائي الناتج عند حدوث العزل ، وبالتالي تحمي معدات الخط العلوي.

تعمل الحلقات والشاشات على تحويل القوس من سطح العازل ، وتحسين توزيع الجهد على كامل مساحة الخيط.

تعمل موانع الصواعق على حماية المعدات من الاندفاعات الناتجة عن الصواعق.يمكن استخدامها على أساس هياكل الأنابيب المصنوعة من بلاستيك الفينيل أو أنابيب الباكليت المصنوعة من الألياف ذات الأقطاب الكهربائية ، أو يمكن أن تكون مصنوعة من عناصر الصمام.

تعمل مخمدات الاهتزاز على الحبال والأسلاك ، وتمنع التلف الناتج عن الإجهاد الناتج عن الاهتزازات والاهتزازات.

أجهزة التأريض للخطوط الهوائية

ترجع الحاجة إلى إعادة تأريض دعامات الخطوط العلوية إلى متطلبات التشغيل الآمن في حالة أوضاع الطوارئ والارتفاع المفاجئ في الصواعق. يجب ألا تتجاوز مقاومة حلقة جهاز التأريض 30 أوم.

بالنسبة للدعامات المعدنية ، يجب توصيل جميع أدوات التثبيت والتعزيز بسلك PEN ، وبالنسبة للخرسانة المسلحة ، فإن الصفر المشترك يربط جميع الدعامات وتقوية الدعامات.

على الدعامات المصنوعة من الخشب والمعدن والخرسانة المسلحة ، لا يتم تأريض المسامير والخطافات أثناء تركيب الأسلاك المعزولة ذاتية الدعم ، إلا في الحالات التي يكون فيها من الضروري إجراء تأريض متكرر للحماية من الجهد الزائد.

يتم توصيل الخطافات والدبابيس المثبتة على الدعامة بالحلقة الأرضية عن طريق اللحام باستخدام سلك أو قضيب فولاذي بقطر لا يقل سمكه عن 6 مم مع وجود طلاء مضاد للتآكل إلزامي.

يتم استخدام التعزيزات المعدنية على دعامات الخرسانة المسلحة للتأريض. جميع الوصلات الملامسة للأسلاك الأرضية ملحومة أو مشدودة بمسامير خاصة.

لم يتم تأريض دعامات خطوط الكهرباء العلوية بجهد 330 كيلوفولت وأكثر بسبب تعقيد تنفيذ الحلول التقنية لضمان الحجم الآمن للتلامس والجهد التدريجي.في هذه الحالة ، يتم تعيين وظائف التأريض الوقائي للخطوط عالية السرعة.